北京冠腾飞龙便携式雷达测速仪解决方案.doc

北京冠腾飞龙数码科技有限公司北京冠腾飞龙便携式雷达测速系统解决方案 北京冠腾飞龙数码技术股份有限公司2011年10月目 录目 录21.概述31.1前言31.2设计依据31.3设计原则42系统优势52.1精美制造工艺集成度高52.2两张高清照片取证严谨62.3高性能雷达测速精确62.4高可靠接插件质量保证72.5多种组网方式灵活简便72.6超低功耗设计节能减排73系统方案介绍83.1原理简介83.2系统组成93.2.1雷达单元103.2.2 摄像单元103.2.3 显示单元103.3系统部署结构113.4系统组网设计123.5系统供电设计143.6数据接入设计144系统功能154.1车辆捕获功能154.2图像抓拍功能154.3车牌信息识别功能154.4曝光自动调节功能164.5本地存储功能174.6USB备份功能174.7远程维护功能175系统技术指标186系统配置196.1便携式测速仪清单（单套）198售后服务承诺191. 概述1.1 前言近年来，随着城市机动车数量的不断增长，在带来诸多便利的同时，也存在着一些问题。车辆违法行为层出不穷，交通事故频频发生，都给城市交通管理造成了一定的难度。在“向科技要警力、向科技要效率”的今天，充分利用高科技手段，开发和研制出可以纠正遏制交通违法行为，有效实现交通管理，提高交通运输效率的产品显的十分必要。目前国内外虽有类似产品先后被研发出并面世，但都或多或少存在着不足之处。产品大多采取工控机视频采集卡的方式实现对违法车辆的记录，虽然价格低廉，但稳定性欠缺，故障率较高，增加了维护成本和工作量。国外产品较为稳定，但功能相对比较单一，价格十分昂贵，不适宜全面推广，大多只应用在一些要求非常严格的高端智能测速抓拍领域。针对上述情况，北京冠腾飞龙数码科技有限公司推出了新一代嵌入式一体化测速抓拍取证系统GT-JC200。该系统紧密结合公安业务需求，综合吸收了国内外产品的优点，系统稳定可靠、功能强大、安装方便，适宜全面推广。系统的设计还充分利用了公司在安防监控行业的技术优势，实现了安防监控与智能交通的完美结合，随着该系统的推出，将真正的解放警力，提高交警的工作效率，实现“科技强警”。1.2 设计依据1.中华人民共和国道路交通安全法2.中华人民共和国道路交通安全法实施条例3.公路交通安全实施设计技术规范 (JTJ074-2003)4.公路车辆智能监测记录系统通用技术条件（ GA/T497-2009）5.公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求（GA/T651-2006）6.公安交通管理外场设备基础施工通用要求（GA/T652-2006）7.公安交通指挥系统工程设计制图规范（GA/T515-2004）8.安全防范工程技术规范(GB503482004)9.交通电视监视系统工程验收规范（GA/T514-2004）10.机动车超速自动监测系统（JJG527-2007）11.机动车雷达测速仪（JJG528-2004）12道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T832-2009）13. 国家和地方相关标准的规定1.3 设计原则1、标准化：系统按照公安部相关标准规范规定的技术要求进行设计，各软硬件模块和协议接口等都按照国际和国家等相关标准。同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展。 2、易用性：测速仪采用嵌入式一体化设计，模块化的设计使安装使用非常方便。用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。所有超速抓拍、实时上传等工作，均为完全智能控制，不用单独设置。系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济承受能力方面的实际情况相吻合。3、先进性：充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。4、可靠性：采取选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。2系统优势2.1精美制造工艺集成度高做为一款平时需要便携式携带的设备，系统的集成度、体积和重量都是直接影响使用的重要因素，所以充分考虑到这些因素，在现有技术条件下，高度集成各个功能模块。HWS200+测速仪具有体积小，重量轻，功能齐全和可独立工作等特点。单台测速仪具备车辆检测、图像采集、数据处理、数据大容量存储和传输等功能，内置锂电池，可独立工作。 图2.1 设备外观图2.2两张高清照片取证严谨GT-JC200系统采用高清摄像机，能准确拍摄超速车辆全景图像，每车2张照片，图像分辨率高达1600*1200，并将图像以JPEG格式存储到主机中，同时在图像中标明车辆通行数据，主要包括通过时间、地点、车速、限速等。 照片一 照片二图2.3 实拍图例2.3高性能雷达测速精确系统采用川速的窄波平板雷达，测速精度优于国标要求，窄波束保证雷达不易被“电子狗”侦测到，并可同时监测多条来向和去向车辆。窄波束雷达之所以被称之为窄波雷达，是因为其自身雷达发射波瓣角非常窄；从其运用的角度而言，也被称之为单车道雷达，因其波瓣角比较窄，正装时，可在雷达有效测量范围，将雷达波只限定在一个车道，有效的避免了相邻车道的车辆速度干扰；其又被称之为平板雷达，是用户从外观上给出的直观的名称，普通雷达的发射天线是喇叭型，而窄波束雷达测速仪的发射天线是平板型的，比起普通的宽波雷达，其优越性在于其能有效的避免相邻车道车辆的速度干扰，确保执法取证的正确性、严肃性、唯一性。同时可以保证测速的精确性。图2.3 窄波束雷达跟普通雷达对比2.4高可靠接插件质量保证功耗低，连接可靠，保证了系统在恶劣条件下全天候无故障运行。系统在硬件电路设计上采用工业级器件，整机功耗低、性能可靠，锂电池工作时间可达8h。 2.5多种组网方式灵活简便系统除了可以使用以太网、光纤等物理连接的方式进行组网外，还可采用CDMA/GRPS/3G等无线方式组建网络，最大程度的减少了对安装位置的依赖。2.6超低功耗设计节能减排系统整机平均功耗在正常情况下小于15W，设备主机内置锂电池，每块锂电池可保证设备正常工作4小时左右，配2块锂电池可完全保证日常出勤需要。系统的超低功耗设计，配合3G无线传输完全解决了施工取电组网问题，是真正意义上的完全“无线”3系统方案介绍3.1原理简介测速仪的工作原理为多普勒雷达原理：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，反射波的频率与发射波的频率之间的差值，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度。当雷达测速仪正常工作时，测速捕获雷达会对来车区域不停发射高频雷达波，当有车辆车辆进入扫描区域时，雷达会根据发射波和反射波之间的差值计算车辆速度，根据抓拍策略，当速度高于或者低于某个设定数值时，雷达会发送触发抓拍信号给抓拍摄像机，摄像机在接收到信号后对相应车辆进行抓拍，处理芯片会对图片进行处理、存储和传输。图3.1 雷达原理图3.2系统组成北京冠腾飞龙便携式雷达测速系统主要可分为便携式和固定式两类，固定式测速仪配置专用集成防暴机箱。系统主要由嵌入一体化雷达测速仪主机、辅助补光设备、三脚架支撑设备、移动电源、防暴机箱和相关附件组成，并有USB2.0、以太网等各种丰富的数据接口，锂电池一次充电可连续工作8小时以上，完全可以满足正常的测速抓拍需求。系统前端无需放置工控机，结构简单、性能稳定，环境适应性强，它相比于工控机系统结构更能满足智能交通产品在室外全天候24小时不间断的工作要求。测速抓拍主机组成图：图3.2 系统组成结构图测速抓拍主机实图：图3.4 GT-JC200主机图一3.2.1雷达单元雷达所发射的高频信号作用于移动车辆时，其反射频率会有改变（多普勒效应），这种多普勒频移正比于移动目标的速度，测速抓拍主机通过检测所发频率跟反射频率的差值，计算移动车辆的速度。窄波雷达技术参数：天线类型：平板型微带阵列天线 工作频率：24.15GHz频率偏离误差： 45 MHz天线波束宽度：4.521.5发射功率：5mW工作温度范围：2060工作湿度范围：5%RH95%RH测速范围：（10400)km/h测速准确度： 1km/h 反应时间：26ms方向信息：有电源：12VDC功耗： 2.5 瓦3.2.2 摄像单元采用日本索尼逐行扫描1/1.8CCD芯片，图像分辨率达16001200。当检测到有超速车辆经过时，摄像单元拍摄2张高清照片，保证违法证据的可用性。摄像单元集成了最新的镜头设计技术，在偏振镜的帮助下，通过特殊的光学镀膜处理可使得在同一个照片中清晰的显示司机面容和车辆牌照。3.2.3 显示单元高清晰高亮度的显示单元保证了在阳光照射下仍可以看清系统操作界面；密封面板的设计使得系统具有可靠的防尘、防潮性能；触摸屏使得在野外实际操作时更简单方便；平均无故障工作时间3万小时充分保证系统的稳定性。轻触式操作按键，可对亮度、对比度、色度等参数进行调整以满足各种使用要求。显示单元技术参数如下：液晶显示屏技术参数：尺寸/类型：8 SVGA分辩率：800 x 600最大色彩：262K显示面积：162.0 x 121.5mm反应时间：25ms背光：LED背光 MTBF：50,000小时点阵：0.213 x 0.213亮度：250cd/对比度：500：1可视角度：(H)140/(V)120触摸屏技术参数：尺寸/类型：8 精密电阻式分辩率：4096 x 4096反应时间：5ms表面硬度：3 H点击寿命：250克力度，1000万次笔划寿命：250克力度，100万次透光率：81%以上环境技术参数：工作温度：060储存温度：-20+70相对湿度：585%（无冷凝）振动：50500Hz,1.5G,0.15mm峰峰值冲击：10G/peak(11ms sec)3.3系统部署结构3.3.1便携式测速系统前端结构便携式测速仪主要由HWS200+测速仪、三脚架、蓄电池和传输设备等组成，系统结构简单，体积小巧，操作简便。白天使用时，只需携带测速仪主机即可，主机内置锂电池，单块锂电池可支持主机独立工作8小时，在备用锂电池的支持下，可满足日常执勤需要。数据可通过无线网络回传，也可取回设备后，人工下载。3.4系统组网设计3.4.1有线组网模式l 适用范围此组网方式需要周围已有一定有线组网基础的，如测速抓拍点位距离光纤接入点距离近，数据传输到指定的地点进行违章处理。l 优点系统组网简单，数据传输稳定，适合大流量数据的传输。l 缺点对组网需要的基础条件要求较高，若周围无光纤接入点，系统的组网费用较高。l 组网方式介绍前端数据通过以太网经交换机传输到光纤收发器，光纤收发器将数据信号转换成光信号，通过公安光网络传输到指定地点进行处理和存储。3.4.2无线组网模式适用范围后端有一个固定的公网IP可以与服务器绑定作为接收端，而前端每次都分配不同IP的环境。后台平台软件需要设置为序列号模式。l 优点无线路由器和抓拍主机设置简单，后端接入服务器支持接入的抓拍设备数量只受接收服务器限制，适合大规模无线组网。 l 缺点后端必须从网络运营商处获得一个固定的公网IP，且从安全性考虑，后端在接收服务器前还需要安装一台硬件防火墙（可选）。l 组网方式介绍后端数据接收服务器配置固定公网IP，前端设备通过固定公网IP地址上传实时抓拍的数据。图3.14 结构图一图3.15 结构图二3.5系统供电设计由于雷达测速仪使用环境的特殊性和地域的广阔性，系统的供电设计作为一个辅助部分却显的十分重要。针对实际使用需要、系统的低功耗特性及整体系统的先进性，我们提供二种模式的供电解决方案。3.5.1锂电池供电设计（便携式）测速仪以便携式模式使用时,由于需要随身携带和更换地点,因此我们采用锂电池供电方式。配备2块10AH的锂电池交换为测速仪供电，每块锂电池可以保证使用时间在4小时以上，两款蓄电池可以满足一次出警的时间需要。锂电池优点：1、比能量比较高。具有高储存能量密度，是铅酸电池的约6-7倍； 2、使用寿命长。使用寿命可达到6年以上，有可以使用10000次的记录； 4、具备高功率承受力； 5、自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一； 6、重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6； 7、高低温适应性强，可以在-20-60的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45环境下使用； 8、绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。 3.6数据接入设计测速仪数据回传中心后主要分为两种处理方式：1、使用冠腾超速抓拍管理平台进行管理，数据无特殊格式要求；2、数据接入其他的非现场处罚平台。在功能实现上，我们将很多例行化、有规律可循的操作都用智能的方式，省去了很多用户手动的操作，最大程度地将系统操作的便捷性留给用户。4系统功能4.1车辆捕获功能系统设备采用工业化设计，全嵌入式一体化结构，使用方便，性能稳定可靠， 设备具有隐蔽性。系统采用高频窄波平板雷达，可检测所有正常行驶的车辆，200万像素高清图片，满足单台设备同时抓拍1-4车道的需求，可实现车辆的来去向抓拍。4.2图像抓拍功能系统能自动测量通过车辆的瞬时速度，根据用户设定的限速值等参数（测速范围为20km/h250km/h），可自动区分车辆行驶方向，进行超速和低限速的来去向抓拍。系统对每辆超速车辆抓拍2张全景高清图片，所抓拍的图片能清晰显示车辆的车牌号码、车身颜色和驾驶人员的面貌特征，并在照片上叠加通行时间、地点、车速、限速、超速百分比以及行驶方向等信息。4.3车牌信息识别功能系统采用国内领先的图像识别算法，对所有通过车辆自动进行车辆号码识别、号牌颜色识别及车型等自动识别。1）号牌结构识别系统能识别的号牌结构包括：单排字符结构的号牌，如军队用小型汽车号牌、GA36-2007中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等；武警用小型汽车号牌；警用汽车号牌；双排字符结构的号牌，如军队用大型汽车号牌、武警用大型汽车号牌、GA36-2007中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。2）号牌字符识别识别的字符包括:数字：09；字母：AZ；省、自治区、直辖市简称：京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝；军牌用汉字：军、海、空、北、沈、南、兰、广、成、济、京；号牌分类用汉字：警、学、领、试、挂、港、澳、超、使；武警号牌特殊字符：WJ、0034、练。3）号牌颜色识别系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型，能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。4）车辆号牌识别车辆前号牌识别率（全天）90%（除摩托车号牌、低速车号牌、临时号牌、拖拉机号牌外）。白天车辆号牌识别准确率大于90%；夜间车辆号牌识别准确率大于80%。号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。系统识别的车牌类型部分示例：4.4曝光自动调节功能系统能够根据光线变化自动调节相机曝光, 在环境无雾包括雨雪天、晚间无路灯照明等情况下，采用频闪辅助光源进行补光，保证系统可在多种条件下清晰的抓拍违章车辆图像，包括车牌颜色、车辆类型及驾驶人员的面貌特征等。在强光条件下，相机会自动调整曝光参数，具备强光抑制和逆光补偿的功能，可实时适应环境的变化，确保在各种环境下可抓拍到清晰图片。4.5本地存储功能系统配备16G大容量电子盘，可存储上万张违法数据图片。当使用便携式雷达测速仪时，方便进行图片临时的存储，可在取回测速仪后进行图片的下载。在做固定模式时，前端大容量存储充当网络中断时的缓存池，在网络恢复后进行图片的断点续传。4.6USB备份功能考虑到违法数据的获取方便，系统除具备通过网络的方式下载违法车辆图片外，还设计了USB下载功能，用户可根据需要方便的下载违法图片到USB移动硬盘或者U盘。4.7远程维护功能通过以太网、CDMA/GPRS及3G等技术实现数据传输、远程访问和远程系统维护功能，可远程通过网络对前端设备进行升级、参数设置、设备重启和初始化等常规管理维护工作，可观察设备内部温度、关键部件运行状态。5系统技术指标移动式高清电子警察技术指标：车辆捕获率：97%（白天）；90%（夜间）；车牌识别时间：100ms；静态测速范围： 20km/h250km/h；1km/h动态测速范围：20km